package com.example.leetcode.c1_c100.c18;
/**
 * 给定一个包含 n 个整数的数组 nums 和一个目标值 target，判断 nums 中是否存在四个元素 a，b，c 和 d ，使得 a + b + c + d 的值与 target 相等？找出所有满足条件且不重复的四元组。
 *
 * 注意：
 *
 * 答案中不可以包含重复的四元组。
 *
 * 示例：
 *
 * 给定数组 nums = [1, 0, -1, 0, -2, 2]，和 target = 0。
 *
 * 满足要求的四元组集合为：
 * [
 *   [-1,  0, 0, 1],
 *   [-2, -1, 1, 2],
 *   [-2,  0, 0, 2]
 * ]
 *
 * 来源：力扣（LeetCode）
 * 链接：https://leetcode-cn.com/problems/4sum
 * 著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。
 */

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

/**
 * 四数之和
 * @author zhanpengguo
 * @date 2020/10/5 7:15
 */
public class Solution {

    private List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();

    public List<List<Integer>> fourSum(int[] nums, int target) {
        Arrays.sort(nums);
        backtrace(new ArrayList<>(), nums, 0, target);
        return ans;
    }

    private void backtrace(List<Integer> list, int[] nums, int begin, int target) {
        if (list.size() > 4) {
            return;
        }
        if (list.size() == 4 && target == 0) {
            ans.add(new ArrayList<>(list));
            return;
        }
        for (int i = begin; i < nums.length; i++) {
            if (i > begin && nums[i] == nums[i - 1]) {
                continue;
            }
            list.add(nums[i]);
            backtrace(list, nums, i + 1, target - nums[i]);
            list.remove(list.size() - 1);
        }
    }


    public List<List<Integer>> fourSum1(int[] nums, int target) {
        List<List<Integer>> ans = new ArrayList<>();
        if (nums == null || nums.length < 4) {
            return ans;
        }
        Arrays.sort(nums);
        // 第一个数最多到倒数第四位
        int len = nums.length;
        for (int i = 0; i < len - 3; i++) {
            if (i > 0 && nums[i] == nums[i - 1]) {
                continue;
            }
            if (nums[i] + nums[i + 1] + nums[i + 2] + nums[i + 3] > target) {
                break;
            }
            if (nums[i] + nums[len - 3] + nums[len - 2] + nums[len - 1] < target) {
                continue;
            }
            for (int j = i + 1; j < len - 2; j++) {
                if (j > i + 1 && nums[j] == nums[j - 1]) {
                    continue;
                }
                if (nums[i] + nums[j] + nums[j + 1] + nums[j + 2] > target) {
                    break;
                }
                if (nums[i] + nums[j] + nums[len - 1] + nums[len - 2] < target) {
                    continue;
                }
                int left = j + 1;
                int right = len - 1;
                while (left < right) {
                    int sum = nums[i] + nums[j] + nums[left] + nums[right];
                    if (sum > target) {
                        while (left < right && nums[right - 1] == nums[right]) {
                            right--;
                        }
                        right--;
                    } else if (sum < target) {
                        while (left < right && nums[left + 1] == nums[left]) {
                            left++;
                        }
                        left++;
                    } else {
                        ans.add(Arrays.asList(nums[i], nums[j], nums[left], nums[right]));
                        while (left < right && nums[left + 1] == nums[left]) {
                            left++;
                        }
                        left++;
                        while (left < right && nums[right - 1] == nums[right]) {
                            right--;
                        }
                        right--;
                    }
                }
            }
        }
        return ans;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Solution solution = new Solution();
        List<List<Integer>> lists = solution.fourSum1(new int[]{0,0,0,0}, 0);
        lists.forEach(System.out::println);
    }
}
